基于SOLO分類理論的“恒定電流”試題分析
——以近五年全國高考新課標Ⅰ卷為例

河北 李富恩 北京 何彥雨

利用SOLO分類理論，剖析“恒定電流”實驗試題。

恒定電流是高中物理的難點，又是高考的重點，電學實驗更是高考的熱點。本文從SOLO分類評價理論的角度總結近幾年全國卷Ⅰ中恒定電流部分考查的特點，探索有效的高考復習方法和應考策略。

1.SOLO分類評價理論及應用簡介

1.1 SOLO分類理論

SOLO分類評價理論是教育心理學家約翰·比格斯(John B.Biggs)在《評價學習的質量—SOLO分類法》(1982)一書中創建的一種學生學業評價的方法，是一種以等級描述為特征的質性評價方法。比格斯把學生對某個問題的學習結果由低到高劃分為五個層次：

(1)前結構層次(Prestructural)：學生基本上無法理解問題和解決問題只能給出一些邏輯混亂、沒有根據的答案。(2)單點結構層次(Unistructural)：學生能夠找到一個解決問題的思路，但不能合理論證，單憑一個論點就直接給出所謂的答案。(3)多點結構層次(Multistructural)：學生找到了不止一個解決問題的思路，但不能把這些思路很好地整合在一起。(4)關聯結構層次(Relational)：學生找到了多個解決問題的思路，并且能夠把這些思路聯合起來思考解決問題。(5)抽象拓展層次(Extended abstract)：學生能夠對問題進行抽象的概括，從理論的角度來分析問題、深化問題，進一步得到拓展。

1.2 恒定電流試題分析

根據SOLO分類評價理論，對近五年的高考全國卷Ⅰ中關于恒定電流的試題進行總結和分析，歸納試題的特點和規律。

根據高中多數同學的特點，前結構層次的試題不做分析。單點結構層次的試題要求學生能夠知道，了解單一的恒定電流的知識點，比如求電流、計算功率等基本公式的運用。多點結構的試題要求學生能夠運用本章知識點及相關的概念、公式、定理的理解和相應判斷。關聯結構層次的試題要求學生能夠運用多個知識點、連接相關概念、定理、定律解決相關的問題。抽象拓展層面的試題要求學生能力最高，能夠從科學、技術、工程等方面，抽象總結出對應的物理模型，建構知識框架，恰當運用數學等知識解決相應問題。

下面對近五年的全國卷Ⅰ關于恒定電流的試題逐層次列表匯總。

單點結構多點結構關聯結構抽象拓展201423題201516題23題201616題23題201723題201823題

說明：本章單點結構層面的題沒有，單純恒定電流的計算題一般不會涉及，考題在多點結構層面主要分布在選擇題，考題主要體現在實驗題目中，且考查的層面偏高，能夠很好地評價學生的學習層面，對學生的能力要求比較高。

(1)選擇題出現在2015和2016年，且均在第16題，2015年的考題是在含有變壓器的交流電路中計算電功率的大小，2016年的題目是在變壓器的交流電路中計算電流強度大小，兩道選擇題考查的知識點都是和交變電流一章關聯，沒有單獨在直流電路中進行考查，改變了計算公式的使用情境，增加了一定難度。

2.恒定電流的復習策略與建議

2.1 關注課本雙基內容，把好核心概念關

對概念的理解一定要嚴謹。本節概念主要為電流強度、電動勢、電功和電功率。其中電流強度和電動勢是重點，在復習電流強度中要抓住定義和微觀解釋兩個方面。

比如在第一節中涉及恒定電場概念，同學們都知道：關于自由電荷在導體中做定向移動的原因，以前經常這樣說，導體中有了電場，在電場中處于靜止的電荷受到了電場力的作用，就發生了定向移動，再無其他解釋了。這樣的解釋雖然正確，但是，同學們經常會問：導體中的電場強度不是為零么？哪里來的電場呢？我們都知道，導體中的電場為零是有條件的，即導體處于靜電平衡狀態。我們從來沒有處理過導體不是靜電平衡狀態下的電場情況。如果糊里糊涂過去，對于復習這一章會有一些阻礙，也違背了“物理要說理”的原則。所以在復習時一定要澄清恒定電場的概念。實際上有恒定電流存在的時候，導體內的不同位置是有電荷堆積的，導體內的電荷并不為零，導體內的電荷分布是不隨時間變化的，電場強度也不隨時間變化，這就是所謂的“恒定”。可見恒定是相對于靜電場而言的，其本質為動態平衡。解釋了這些，能幫助同學們理解后面的電動勢、閉合電路的歐姆定律的知識。但是關于電場，不要求學生分析導體內電荷分布的具體情況，更不分析電荷分布達到平衡的動態過程，千萬不能把學生帶偏。

其次，關于電流強度的微觀解釋是要讓同學們形成一種物理模型，拓寬它的適用范圍，才能以不變應萬變。教科書中在恒定電流知識點講解中僅從“電荷定向移動形成電流”的思想出發，電流的強弱程度用電流這個物理量表示。電流越大，單位時間內通過導體橫截面的電荷量就越多，并直接給出了q=It表達式。教材而是以例題的形式詳細推導了銅導線中自由電子定向移動的速率，幫助同學們理解電流的形成，將宏觀電流I與微觀量v建立起了聯系，即電流的微觀解釋。在各地的高考題中經常有體現。比如2007年天津高考25題：離子推進器是新一代航天動力裝置，可用于衛星姿態控制和軌道修正。推進劑從P中注入，在A處電離出正離子，BC間加有電壓，正離子進入B時的速度忽略不計，經加速后形成電流為I的離子束噴出。已知推進器獲得的推力為F，單位時間內噴出的離子質量為J。

解答：電流I、質量J都是電流強度微觀解釋的模型：I=nqvs，J=nmvs。

2.2 透徹理解基本定律

夯實概念，建好模型。不論是選擇還是實驗，都是基本知識的再現。本章考題多以實驗題目呈現，在實驗復習中要高度重視。

2.3 注重實驗基本原理和技能

(1)實驗器材的選取

①電源的選擇

電源的選擇要根據配置的實驗器材，比如，在測量小燈泡的伏安特性實驗中，小燈泡的規格為“2.5 V，1 A”，就需要選擇2節干電池提供3 V電壓，如果是“3.8 V，0.6 A”需要3節干電池提供4.5 V的電壓，如果是電火花打點計時器則需要220 V的交流電壓。而在測量一節干電池電動勢和內阻實驗中就需要一節舊電池。

②電流表和電壓表的選擇

電壓表要根據電源的實際參數來選，電流表則要兼顧電源和電阻的具體情況來選，比如測定金屬電阻率的實驗中，如果電源給的是3 V，電阻大約為5 Ω的金屬絲，電壓表選擇3 V的量程，電流表選擇0.6 A。在選擇電流表時需要查看銘牌標識或根據歐姆定律進行粗略計算。

③滑動變阻器的選擇

滑動變阻器在實驗中扮演著重要角色，不同的實驗有不同的需要，在復習這個知識點時要注意分辨。在限流電路中只需讓它起到保護儀器、調整電流的作用，阻值大小控制在跟研究電阻差距不大即可，而在分壓電路中阻值應該偏小。

如(2016年全國卷Ⅱ，改編)某同學利用如圖所示電路測量量程為2.5 V的電壓表的內阻(內阻為數千歐姆)，可供選擇的器材有電阻箱R(最大阻值99 999.9 Ω)、滑動變阻器R1(最大阻值50 Ω)、滑動變阻器R2(最大阻值5 kΩ)、直流電源E(電動勢3 V)、開關1個、導線若干。

實驗步驟如下：按電路原理圖連接線路；將電阻箱阻值調節為0，將滑動變阻器的滑片移到與圖中最左端所對應的位置，閉合開關S；調節滑動變阻器阻值，使電壓表滿偏；保持滑動變阻器滑片位置不變，調節電阻箱阻值，使電壓表的示數為2.00 V，記下電阻箱的阻值。則

(1)實驗中應選擇滑動變阻器________(填R1或R2)。

(2)實驗中記錄的電阻箱的阻值為630.0 Ω，若認為調節電阻箱時滑動變阻器的分壓不變，計算可得電壓表的內阻為________(保留到個位)。

(3)如果此電壓表是由一個表頭和電阻串聯構成的，可推斷該表頭的滿刻度電流為________。

A.100 μA B.250 μA C.500 μA D.1 mA

【解析】(1)本實驗原理類似為半偏法測量電壓表內阻，實驗原理是接入電阻箱的時候電路的總電阻減小的不能太大，所以滑動變阻器的電阻必須是小電阻，所以選擇R1，這樣誤差會小些。

RV=4R=2 520 Ω

本題是在基礎知識的前提下進行了創新和嫁接，將半偏法實驗原理拓展成本題的模型，考查了學生對概念以及實驗原理的理解、接受、以及遷移運用的能力。雖然不是很難，但它是一個對綜合知識和能力的考查，所以要想答好這類題必須有過硬的知識儲備，需要老師在復習時加以重視和引導。

(2)注重實驗原理

所以，有

只要牢牢抓住歐姆定律和閉合電路歐姆定律，一切推導將迎刃而解。電表的改裝實際上就是部分電路歐姆定律的一個應用。

(3)重視實驗操作

能演示的一定演示，能讓學生操作的一定動手做，如果能夠把演示實驗改成學生動手操作的實驗，將更能提高學生的綜合素質，以講代練不能提升學生的綜合素養。物理實驗實際就是一種情境教學，讓學生在實驗情境中發現和提煉問題，獲取客觀真實的數據，通過對數據的分析處理形成關于物理規律的認知和結論。

(4)注重誤差分析

任何實驗結果都不能沒有誤差，誤差分為偶然誤差和系統誤差。偶然誤差是可以通過多次實驗取平均值來減小，系統誤差只能通過改進實驗方案減小。復習時要讓學生分清誤差的來源。比如半偏法測靈敏電流表內阻中，誤差來源于閉合另一個支路后干路中電流發生了變化，才造成最后結果的偏小誤差。在2012年天津高考中有一道題是在干路中串接一個電流表保證干路電流不變，這樣測出的電阻沒有誤差。

2012年天津高考試題圖